高考物理一轮复习 第5章 机械能(B卷)单元检测卷

第五章机械能（B卷)一、选择题（本题共10小题，每小题5分，共50分.每小题给出的四个选项中，至少有一个是正确的，把正确答案全选出来）1.一个系统的机械能增大，究其原因，下列推测正确的是( )A.可能是重力对系统做了功B.一定是合外力对系统做了功C.一定是系统克服合外力做了功D.可能是摩擦力对系统做了功答案：D2.若物体在运动过程中受到的合外力不为零，则()A.物体的动能不可能总是不变的B.物体的加速度一定变化C.物体的速度方向一定变化D.物体所受合外力做的功可能为零答案：D3.质量为1 kg的物体以某一初速度在水平面上滑行，由于摩擦阻力的作用，其动能随位移变化的图线如图所示，g取10 m/s2，则以下说法中正确的是( )A.物体与水平面间的动摩擦因数为0.5B.物体与水平面间的动摩擦因数为0.2C.物体滑行的总时间为4 sD.物体滑行的总时间为2.5 s答案：C4.某运动员臂长l,将质量为m的铅球掷出，铅球出手的速度大小为v0，方向与水平方向成30°角，则该运动员对铅球所做的功是()A.20()2m gl v B.mgl+12m 20v C. 12m 20v D.mgl+m 20v 答案：A5.某消防队员从一平台上跳下，下落2 m 后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.5 m.在着地过程中地面对他双脚的平均作用力是()A.自身重力的2倍B.自身重力的5倍C.自身重力的8倍D.自身重力的10倍答案：B6.2006年11月中国珠海航空展览上，俄罗斯“勇士”特技飞行表演队的一枚质量为m 的曳光弹在空中划过一条漂亮的弧线后，变为竖直向下的加速直线运动.假设在竖直下落很小的一段高度h 的过程中，曳光弹的加速度为2g .则在这一小段过程中关于曳光弹的说法不正确的是()A.动能增加了2mgh B.重力势能减少了mgh C.克服阻力做的功是2mgh D.机械能增加了2mgh 解析：由动能定理W=ΔE k 知，ΔE k =F s =2mgh ，A 正确；重力做正功，所以重力势能减少了mgh,B 正确；由牛顿第二定律得mg-F f =ma,F f =2mg ，所以克服阻力做的功是2mgh ，C 正确；阻力做负功，所以机械能减少了2mgh ，D 不正确. 答案：D7.一辆汽车以功率P 1在平直公路上以速率v 0匀速行驶.若某一时刻突然加大油门，使汽车的功率增大为P 2，并保持这一功率继续行驶.设整个过程中阻力恒定，则功率增大为P 2后，汽车的v-t 图象可能是()答案：D8.一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m 的重物，当重物的速度为v 1时，起重机的有用功率达到最大值P ，此后，起重机保持该功率不变，继续提升重物，直到以最大速度v 2匀速上升为止，物体上升的高度为h ，则整个过程中，下列说法正确的是()A.钢绳的最大拉力为2P v B.钢绳的最大拉力为1P v C.重物的最大速度2P v mgD.起重机对重物做的功为mgh+12m 22v 解析：该起重机提升重物的过程，类似于机车的恒定加速度的启动过程，物体先做匀加速上升，再做加速度减小的加速上升，最后达到匀速，在匀加速过程中钢绳的拉力最大，最大力F=1P v ，A 错B 对.物体最终匀速时，速度最大v 2=P mg ,C 对，在整个过程中由动能定理得W-mgh=12m 22v -0，故起重机对重物的功W=mgh+12m 22v ,D 对. 答案：BCD9.如图所示，质量分别为m a 、m b 的两物体a 和b ，通过一根跨过定滑轮的轻绳连接在一起，其中物体b 放在光滑斜面上，开始时两物体均处于静止状态，不计绳与滑轮间的摩擦，当两物体以大小相同的速度v 0运动时，则下列说法正确的是()A.物体a 的质量一定等于物体b 的质量B.物体a 的质量一定小于物体b 的质量C.运动过程中，物体a 的机械能减小，物体b 的机械能增加D.运动过程中，物体a 的机械能守恒，物体b 的机械能也守恒答案：BC10.物体沿直线运动的v-t 关系如图所示，已知在第1秒内合外力对物体做功为W ，则()A.从第1秒末到第3秒末合外力做功为4 WB.从第3秒末到第5秒末合外力做功为-2 WC.从第5秒末到第7秒末合外力做功为WD.从第3秒末到第4秒末合外力做功为-0.75 W解析：设第1 s末的速度为v0.根据动能定理求合外力的功.对选项A有W合=ΔE k=12m2v-12m2v=0对选项B有W合=0-12m2v=-W.对选项C有W合=12m2v-0=W.对选项D有W合=12m(02v)2-12m2v=-0.75W.所以A、B错.C、D对.答案：CD二、非选择题（本题共6小题，共50分.按题目要求作答.解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）11.（7分）在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=1.00 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示.O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出）.已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，当地的重力加速度为g=9.80 m/s2，那么：(1)纸带的__端（填“左”或“右”)与重物相连；（2）根据图上所得的数据，应取图中O点到__点来验证机械能守恒定律;(3）从O点到（2）问中所取的点，重物重力势能的减少量ΔEp=_J，动能增加量ΔEk=_J(结果取3位有效数字）.解析：(1)因O为第一点，所以纸带的左端与重物相连.(2)根据图上数据，只能求出B点的瞬时速度，故应取O点到B点来验证机械能守恒定律.（3）ΔE p=mgh=1×9.8×19.20×10-2J=1.88 J.ΔEk=12m2Bv=12×1×20.23230.1555)()J20.02-⨯=1.84 J.答案：（1）左（2）B (3)1.88 1.8412.（7分）小玲同学平时使用带弹簧的圆珠笔写字，她想估测里面小弹簧在圆珠笔端压紧情况下的弹性势能的增加量.请你帮助她完成这一想法.(1)写出实验所用的器材：_______.(2)写出实验的步骤和所要测量的物理量（用字母表示）.(要求能符合实验并尽量减少误差）(3)弹性势能的增加量的表达式ΔEp=___________.解析：（1）天平直尺（2)①将圆珠笔紧靠直尺竖直放在桌面上②在桌面上将圆珠笔尾端压紧，记下笔尖处的读数x1③突然放开圆珠笔，观察并记下笔尖到达最高处的读数x2④用天平测出圆珠笔的质量m（3）mg(x2-x1)答案：见解析13.(9分）如图（1）所示，一条轻质弹簧左端固定在水平桌面上，右端放一个可视为质点的小物块，小物块的质量为m=1.0 kg，当弹簧处于原长时，小物块静止于O点，现对小物块施加一个外力，使它缓慢移动，压缩弹簧（压缩量为x=0.1 m)至A点，在这一过程中，所用外力与压缩量的关系如图（2）所示.然后释放小物块，让小物块沿桌面运动，已知O点至桌边B点的距离为L=2x.水平桌面的高为h=5.0 m，计算时，可用滑动摩擦力近似等于最大静摩擦力.(g取10 m/s2）求：（1）在压缩弹簧过程中，弹簧存储的最大弹性势能；（2）小物块到达桌边B 点时，速度的大小.解析：(1)从F -x 图中看出，小物块与桌面的滑动摩擦力大小为F f =1.0 N在压缩过程中，克服摩擦力做功为f F W =F f x=0.1 J由图线与x 轴所夹面积，可得外力做功为W F =(147)0.12+⨯J=2.4 J 所以弹簧存储的弹性势能为E p =WF -fF W =2.3 J. (2)从A 点开始到B 点的过程中，由于L=2x,克服摩擦力做功为fF W ′=F f ·3x=0.3 J ，对小物块用动能定理有：E p -f F W ′=12m 2Bv 解得v B =2 m/s.答案：(1)2.3 J(2)2 m/s14.(9分）“3 m 跳板跳水”其运动过程可简化为：运动员走上跳板，跳板被压缩到最低点C ，跳板又将运动员竖直向上弹到最高点A ，然后运动员做自由落体运动，竖直落入水中.已知运动员质量为m ，重力加速度为g ，取跳板的水平点为B ，AB 间、BC 间和B 与水平间的竖直距离分别为h 1、h 2、h 3.如图所示，求：（可视运动员视为质点，忽略空气阻力影响）（1）运动员入水前的速度大小；（2）跳板被压缩到最低点C 时具有的弹性势能（假设从C 到B 的过程中，运动员获得的机械能为跳板最大弹性势能的k 倍， k<1）.(3)假设跳板将运动员弹起从C 到B 所用时间为t 1,求运动员从最低点C 到入水所用的总时间.解析：(1)运动员从A 到水面的过程中只有重力做功，机械能守恒，有：mg(h 1+h 3)= 12mv 2 解得：v=132()g h h +.(2)运动员从C 到A 的过程中，运动员和板组成的系统的弹性势能部分转化为运动员的重力势能，即：kE p =mg(h 1+h 2)解得：E p =mg(h 1+h 2)/k.(3)运动员从B 点到A 点，由竖直上抛运动规律可知v=gt 2,h 1=vt 2-12g 22t 可得t 2=12H g; 从A 点到入水运动员做自由落体运动，由h 1+h 3=12g 23t 解得t 3= 132()h h g + 运动员从最低点C 到入水所用的总时间t=t 1+t 2+t 3=t 1+1312()2h h h g g++ 答案：(1)132()g h h +(2)mg(h 1+h 2)/k (3)t1+1312()2h h h g g++ 15.(9分）在某中学举办的头脑奥林匹克竞赛中，有一个叫做“保护鸡蛋”的竞赛项目，要求制作一个装置，让鸡蛋从两层楼的高度落到地面且不被摔坏：如果没有保护，鸡蛋最多只能从0.1 m 的高度落到地面而不被摔坏；有一位同学设计了如图所示的一个装置来保护鸡蛋，用A 、B 两块较粗糙的夹板夹住鸡蛋，A 夹板和B 夹板与鸡蛋之间的摩擦力都为鸡蛋重力的5倍，现将该装置从距地面4 m 的高处落下，装置着地时间短且保持竖直不被弹起，g取10 m/s 2.求：（1）如果鸡蛋不被摔坏，直接撞击地面速度最大不能超过多少？（2）如果使用该装置，鸡蛋夹放的位置离装置下端的距离x 至少为多少？（小数后面保留两位数字）解析：(1)鸡蛋可从0.1 m 的高度落到地面不被摔坏由机械能守恒定律：mgh 1=12m 21vv 1=12gh =2100.1⨯⨯m/s= 2 m/s.(2)解法一：设装置底端触地的速度为v 2,由机械能守恒定律：mgh 2=12m 22vv 2=22gh =2104⨯⨯m/s=45 m/s鸡蛋在两夹板之间下滑:mg-2F f =ma,mg-2×5mg=ma,a=-9g鸡蛋触地的速度最大为v 1由21v -22v =2ax所以x=221228022(910)v v a --=⨯-⨯m=0.43 m.解法二：由动能定理：W合=E k2-E k1mgx-F f x=12m21v-12m22vmgx-10mgx=12m21v-12m22v=mgh1-mgh2=mg×0.1-mg×4则x=3.99m=0.43 m.答案：(1)2 m/s(2)0.43 m16.（9分）如图所示的装置中，a、b两球的质量分别为m和2m，固定在轻质金属片的两端，在动力装置的带动下两球绕转轴O以角速度ω匀速转动，运动半径均为r.(1)取转轴O所在水平面为参考面，当a球转到最高点时开始计时，写出a球重力势能E p随时间t变化的函数关系式;[(2)若某时刻b球处在最高点时撤去动力，此后两球自由转动，当b球回到最低点时，求转轴O所受压力大小.（不计阻力，重力加速度为g)解析：(1)如图所示，经过时间t，转过角度ωt,E p=mgrcosωt.(2)撤去动力时两球速度大小为v=ωr,b球由最高点转到最低点过程中系统机械能守恒.2mgr+12×2mv2-mgr+12mv2=mgr+12×2mv′2-2mgr+12mv′2a球在最高点时：mg+F a=m v2r'.b球在最低点时：F b-2mg=2m v2r'.转轴所受压力大小为F=F b-F a由以上几式解得F=133mg+mω2r.答案：（1）E p=mgrcosωt(2)F=133mg+mω2r。